脉搏监测系统设计资料

它工作温度（自然通风）范围内的极限参数（除非另有说明）接收器±30V短路持续时间未限制T10UT,T20UT工作温度（自然通风）范围，至TAMAX2320℃70℃至MAX232I-40C85℃存储温度范围，℃Tstg至-65C150℃使用时如果强度超出所列的极限参数可能导致器件的永久性损坏这些仅仅是极限参数，并不意味着在极限参数条件下或在任何其它超出推荐工作条件所示参数的情况下器件能有效地工作延长在极限参数条件下的工作时间会影响器件的可靠性采集部分是基于红外接收二极管感应红外光灵敏度考虑的过大，通过红外发射二极管的电流偏Q R5小，型红外接收二极管无法区别有脉搏和无脉搏时的信号反之，过小，通过的电BPW83R0流偏大，红外接收二极管也不能准确地辨别有脉搏和无脉搏时的信号当红外发射二极管发射的红外光直接照射到红外接收二极管上时，的反相输入端电位大于同相输入端电位，为UB Vi当手指处于测量位置时，会出现二种情况一是无脉期虽然手指遮挡了红外发射二极“0”管发射的红外光，但是，由于红外接收二极管中存在暗电流,仍有1R因此脉搏信号的采集实际上是通过红外接收二极管，在有脉和无脉时暗电流的微弱变化，再经过的放大而得到的所采集到的信号为左右的电压信号UB2uV滤波部分按人体脉搏在运动后最高跳动次数达次/分计算来设计低通放大器240这种滤波器的传递还儆诙限令称为特1+R Ks=U0s/Uis=Auf/[l+3-AufsCR+sCRA2]wO=l/RC,征角频率称为等效品质因素；则Q=l/3-Auf,用$刁\¥代入上式，可得到A s=Auf*w0A2/sA2+w0*s/Q+w0A2=A0*w0A2/sA2+w0iis/Q+w0A2幅频响应表达式201g|Ajw/Auf|因此上限截止频率公式为放大倍数公式为A=U1/UOA=U1/UO=R17/R15因为同相比例运算电路在输入差摸信号的同时伴随着共摸信号输入，因此共摸抑制比成为影响运算误差的重要因素而在理想运放的情况下的输出电压输出=[输入所以相对误差公式为U R17/R15+1]*U相对误差3=[l+1/Kcmr/1+1/AodF-1]*100%所以当开环差摸增益共摸抑制比越大，相对误差的数值就越小Aod,Kcmr6信号经过滤波电路之后，电源的强干扰信号都已经被滤掉他从的端输入，而50Hz C92则对信号再次过滤，把前面留有的暗电流进一步滤掉运放、与组成一个放大C9OP07R15R17倍数可调的主电路为了防止放大电压高过单片机可以处理的电压，于是只给运放+5V OP07提供是供电电压，这样就可以让信号放大超过时，也只5V5V有经过滤波放大电路之后的信号有高低电平，可以让系统识别了，但还不是很完美的方波，因5V MCU此在通过一个波形整形电路，把他整成一个完美的方波信号施密特整形电路555施密特电路的工作特点是、有两个稳定状态，但是这两个稳定状态要靠输入信号来维持，而且转换也要靠输入信号的转换来1实现、输出电压和输入电压具有迂回特性，抗干扰能力强2施密特电路的用途是整形将不好的矩形波，变为较好的矩形波

（1）（）波形转换将三角波、正弦波和其它波形转换为矩形波；转换后的输出波形与输入波形相同2定时器构成施密特触发器的电路图如图所示，波形图如图所示施密特触发器的工作原理和多谐555振荡器基本一致，原则也基本相同只不过多谐振荡器是靠电容器的充放电去控制道路状态的翻转，而施密特触发器是靠外加电压信号去控制电路状态的翻转所以在施密特触发器中，外加信号的高电平必须大于等于低电平则必须小于等于否则电路不能翻转2/3V,1/3V,由于施密特触发器采用外加信号，所以放电端脚就空闲了出来7下位机处理部分

4.5下位机单片机部分又分为单片机复位电路、数码管显示部分电路、无线发送模块部分、以及单片机的晶振和中央处理部分单片机复位电路复位电路有多种，如上电复位，按键复位等，由于（电压）是对整个下位单片机部分的供VCC5V电，因此如果采用上电复位，那么整个模块在复位时就会使整个电路处于开，或者通的两个状态，所以考虑到整个电路的供电问题，采用按键复位，这样可以在复位时候，不需要复位的部分还可以继续处于通电状态复位电路中安装发光二级管的作用是，指示电路是否正常得到供电，也可以用来判断复位电路的按键是否已经按下，即是否复位是接到单片机上的复位键RST数码管显示部分电路无线发送模块部分单片机的晶振和中央处理部分施密特整形电路整成方波之后送给单片机，因为方波有就是我们所知道的矩形波，它的高电平也达到单片机的要求，所以通过程序可以直接处理他，并将处理出来的信号传给和数码管，ATmega8515CC1100让发送给上位机的接收部分，而数码管则显示分钟内脉搏跳动的次数CC11001上位机部分包含无线接收模块部分、数码显示部分（数码显示部分原理跟下位机是一样的）、接收数据处理部分、串口部分整的这部分它完成的主要功能是接收下位机发送过来个数据，并用数码管显示，看是否接收到的数据跟发送的数据比配，通过串口与机进行串口通讯，因为无线模块不能跟PC CC1100机直接通讯下面分开说明每个部分的作用以及对应的原理图PC.1这个芯片前面已经介绍，他放在这里的主要作用是，通过单片机的与两个引脚（一——MAX232,RXD TXD个输入，一个输出）经过串口接口与口通讯PC串口通讯应用串行通信是指数据的各位是一位一位得按顺序传送的通讯方式它的突出优点是只需要一根传输线，甚至可以利用电话线作为传输线，这样就大大降低了传输成本，特别使用于远距离通讯其缺点是传送速度较低假如并行传送位数据所需要的时间为那么串行传送的时间至少为而实际上总是大于N T,NT,NT、串行通讯的两种基本方式1围绕着当两个设备进行串行通讯时，如何才能保证接受机接受到正确的字符这个问题，通常采用通讯双方都认可的两种传送方式（即通信方式）异步传送方式然后是至位数据异步传送方式规定低位在前，高位在后；接下来是奇偶校验位（可略）；“0”，58最后一位是停止位“1”第个字符（一串行帧）n-1N n+110D0D1D2D3D4D5D6D7P10DO起始位数据位校验位停止位这种传送方式利用每一顿的起、止信号来建立发送与接收之间的同步其特点是每一帧内部各位均采用固定的时间间隔，但帧与帧之间的时间间隔是随机的接收机完全靠每一个帧的起始位与停止位来识别字符传送是正在进行还是已经结束，或是一个新的字符这也就是“异步”的涵义所在必须指出，在异步传送时，同步时钟脉冲并不传送到接收方，即双方各用自己的时钟源来控制发送和接收同步传送方式开始终止同步字符同步字符数据段CRC字符#1字符CRC#2在同步传送中，为了保证接收正确无误，发送方除了传送数据外，还要将时钟信号同时传送在串行通讯中有一个重要的指标叫做波特率它定义为每秒钟传送的二进制数码的位数，以位/秒作为单位波特率反映了串行通讯的速率，也反映了对传输通道的要求,波特率越高，要求传输通道的频带就越宽在异步通讯中，波特率为每秒传送的字符数和每个字符位数的乘积、串行口的工作方式2方式功能波特率SMO SM1同步移位寄存器000f/12位异步收发可变01110位异步收发或10211F/64f/32位异步收发可变11311SCOND7D6D5D4D3D2DI D0SM SMSM RETB8RB8TI RIO12N由于本次设计只用到方式故在此详细介绍工作方式1,1在方式1状态下，串行口为8位异步通信接口一帧信息位10位1位起始位

（0）,八位数据位（低位在前）和1位停止位

（1）TXD位发送端，RXD为接收端，波特率可变发送串行口以方式发送时，数据由端输出，执行一条写入的指令后，便启动串行口发1TXD CPUSBUF送，发送完一帧信息时，将发送中断标志置TI1方式发送时的定时信号，即发送移位脉冲，是由定时器送来的溢出信号经过或分频（取决111632于的值）而取得的，因此其波特率是可变的SMOD接收方式接收是在位置的前提下，从搜索到起始位而开始的，在无信号时，的线的状态1REN1RXD为当检测到存在由到的变化时，即认为收到个字符的起始位，接收过程随即开始，在接受移位脉冲1,10的控制下，把接受到的数据一位一位地移入接收寄存器，直到位数据（包括位停止位）全部收齐91在位数据收齐之后，还必须同时满足以下两个条件，这次接收才能被真正确认9当满足两个条件

（1）RI=0；

（2）SM2=0或接收到地停止位为1时-，便将接收移位寄存器中的8位数据存入串行口数据缓存器收到的停止位则进入并使接收中断标志置若这两个条件SBUF,RB8,RI1不满足，则所接收的数据无效，串行口接着又开始寻找下一个起始位，准备接收下一帧数据5软件设计6系统调试与验证硬件调试主要有以下几步•检查电路原理图是否有错误；•根据电路原理图检查图是否有错误PCB•制板，根据图检查板是否有错误，主要检查是否有线粘连；PCB PCB•焊件，测试各个元件管脚连接是否有错误，并检查是否有虚焊脱焊的问题针对不同模块的硬件除了以上的调试外还应该有相应的调试方法采集部分是整个电路的关键部分，因为如采集不到信号，那么就无法进行下面的所以步骤，而这部分的信号又是比较弱，容易受干扰，所以在调试过程中是比较难以调试由于对仪器的要求也很高，所以只能粗略的调试将手指放于做好的光电传感器之间，然后就用示波器接到采集部分的信号输出，观察是否有左右频率的信号由于红外光穿透过来引起接收管1Hz的吸收减弱了好多，所以输出的电压值很小，所以比较难区分出来的信号是不是脉搏信号，只有通过滤波放大部分的处理之后才能知道他是不是脉搏信号，因此滤波放大部分的调试同样很重要这个部分虽然没有前面两个部分电路那么重要，使用他是为了让单片机能更好的处理信号，因此对他的调试只用看他是否能对左右的信号进行整形如果能整成放波，1Hz-4Hz,3V3那么就可以使用那样的信号用函数信号发生器来产生用示波器来观察其输出经过测试，可以知道这个电路可以对这样的信号（三脚波正弦波）整成一1Hz-4Hz,3V个方波这部分的调试主要是检测单片机有没有能工作、数码管部分能否亮以及提供给的CC1100电压是否在的工作范围内所以首先用电压表来测量要接模块的部分管脚一一CC1100CC1100用以上方法，可以知道这部分硬件没问题“串口调试助手”等终端软件来对串口进行调试而我们的目的是要实现全双工通信,可在调试过程中，发现只能实现单工通信也就是说当单片机正在向上位机传输数据时,上位机向单片机发出一个命令字，原本按设想单片机应该按此命令字来传输另一组数据可在实际调试时单片机没有响应此命令，而是继续原操作于是，从硬件和软件两方面来检测与串口有关的电路及程序通过对硬件电路板的详细测量和分析，发现串口部分电路并没有出现错误借助示波器来观测单片机的串口,发现数据也能正常传输出来从而确定是软件上出现了问题，软件又分为上机的软件和单片机的软PC件由于上位机用的是经典的调试串口的终端软件，所以实验时排除了上位机软件有错误的想法为了检查出错误的所以，专门编写了一段针对串口传输数据的程序，通过参数的变化、波特率的调整、查询/中断方式的运用等方法，最终发现当只传输有限长的数据或者传输速度非常慢的时候可以进行双全通讯，可无论在理论上还是实际经验中都不应该是这样的最后想到问题可能出在调试串口的终端软件上，于是换了一种调试串口的终端软件这样问题得到了解决，达到了预想的全双工通讯所以他的好坏最终是用软件与硬件结合测试法对他进行调试通过对整个调试过程的分析，发现当串口的传输速率过快时，最初用的调试串口的终端软件会出现程序死锁的状态，导致单片机和上位机在用串口通信的时候不能实现全双工通信由于程序调试是否成功，这是关键的一步，因为单纯的硬件无法实现预期的目的因此，对程序的调试就特别重要调试这阶段发生过的故障如子程序在运行时破坏现场，缓冲单元发生冲突，零位的建立和清除在设计上有失误，堆栈区域有溢出等问题采用单步运行方式和断点运行方式对没个子程序进行调试，单步和断点调试后，再进行连续调试，这是因为单步运行只能验证该子程序的正确与否，而不能确定定时精度、的实CPU时响应等问题待全部完成后，应反复运行多次观察这部分软件的主要实现的功能是，利用计数/定时器来对进入到单片机里的高电平进行读数每来一个高电平计数器就加而相应的定时器也启动，并将计到的数显示在数码管中对1,程序的调试则是用整体调试方法一一文件，然后通过独有的下裁器对已经“.Hex”AVR SLISP,编译好了的程序下到单片机上无线模块的程序调试也可以在这个编译器上进行Atmega8515调试由于上位机是用来代替的而他们的编译器不同所以对串口调试的AT89S52Atmega8515时候要用到的编译器——这项了AT89s52“Create HEXFi”文件“.HEX”软件是众多单片机应用开发的优秀软件之一，它集编辑、编译、仿真于一体，支Keil C51持汇编、语言和语言的程序设计PLM C程序编译、调试的基本过程如下建立一个新的工程文件1New Projecto保存文件，选择保存路径，输入工程文件的名字2选择设计使用的单片机的型号3建立一个新的源程序文件4在弹出的程序文本框中输入设计的程序，然后以后缀扩展名为保存

5.asm回到编辑界面后，用右键单击在弹出的快捷菜单中选择6Sourece Group1,Add Filesto选项，选择设计汇编文件Group SoureceGroup1然后对目标进行一些设置，在中进行相应参数的设置7Options forTarget Target1编译程序，选择【】/选项，开始编译程序8Project[Rebuild alltarget files]编译完毕后，选择【】/选项，进入仿真环境9Debug[Start/Stop DebugSession]在调试程序过程中，并不是一次性成功的，编辑中出现过好几次错误，经过修改、编译才最后调试成功的最初调试时，出现采集部分的定义错误，即系统重复定义，经过认真仔细的查找，在程序中对其进行了两次定义，使得程序无法调试成功编译成功后，在上面的第步的仿真也是非常重要的，进行检测编译好的程序能否实现9硬件电路功能，是否能够实现语音的存储与再生功能，如果不能实现要继续编写，检查什么地方的功能不能实现等等，反反复复地编辑、调试，直至功能得以实现程序的编译、调试的工作量比较大，是设计的灵魂，所以在系统的设计中占用了很多时间，要对单片机语言进行深入而细致的学习与思考，它的中断/定时、上电、延时以及数据的写入等等软件设计调试，从而成为设计的重中之重其次，将编译调试好的程序下载到单片机中，进行硬件系统的调试，实现设计功能由于无线模块占用的单片机存储量非常大，所以下载前需要检测，在模块中加入CC1100ccnoo采集信号后的编译程序是否超过单片机的容量，的容量是而由于他AT89S52256K,Atmega8515的容量是所以他可以不用担心溢出问题，如果超过，就难以生成工程文件在该系统中，512,采集程序，步进电机控制程序，源代码，串口通讯程序等都用到了全局变量，占用空CC11OO间很大，所以要特别注意在硬件和软件调试完成后，再结合到一起，即把软件程序烧录到单片机，再将单片机放到系统板上，上电运行对不完善的地放再进行进一步的修改处理，直到最后达到整个预期为至电子系统中的干扰源是多方面的，给系统调试造成很多问题经过总结，我们的数据采集系统的干扰原因主要有:系统与各元件接地策略的不尽合理、的分布参数，电磁干扰等PCB为了尽量的减少干扰，必须采用符合本系统特点的抗干扰技术抗干扰技术是保证系统能否正常工作的关键技术，它涉及到系统设计的很多方面为了降低干扰，在设计中我们在硬件和软件上都采用了抗干扰技术、总体措施在布线时尽量加宽电源、地线宽度，来提高装置的抗干扰能力1PCB PCB上的走线实现是由敷铜腐蚀而成，每条走线必然存在一定大小的等效电阻而接地引线上如果有较大的电压降，就会给系统带来较大的干扰所以，在布置地线时,尽量加宽地线，减PCB小地线的等效电阻，能够达到减小干扰的效果用大面积铺铜的方法作为专用地线来使用，这样一方面简化了地线网络的设计，另一方面对信号线之间起到屏蔽的作用，减少信号之间的干扰电路布线的引线大多采用直线，在需要转折时采用了折线拐角，从而减少了高频信45号对外的发射和相互间的祸合，尽量减少连线长度以减少分布电感、防静电措施静电干扰对系统危害比较大，甚至还可能击穿器件为了避免静电对系统2的干扰设计中采用了以下措施1课题现状及研究意义

1.1课题现状现代社会，人们生活水平不断提高，生活方式、饮食结构不断改变，习惯的变化和高节奏的生活导致了高血压、冠心病等心血管疾病成为常见病与多发病据统计，目前我国城市人口中每个成年人中就有个不同程度的患有心血管方面的疾病源于心脏与循环系统的不健51康而导致的心肌梗塞、脑卒中、碎死等恶性后果时有发生，而且发病率逐年提高，发病年龄也呈下降趋势中国每年有万人死于脑卒中，并且有更多的人致残特别是在最近，中国、100日本和新西兰研究人员发现高血压是东方人脑卒中的主要原因要避免和减少高血压、冠心病这类心血管疾病给人类健康带来的严重危害，有效的旱期诊断治疗方法和设备，快速的发病后的救治手段都是非常重要的，这些也正是当前广大医学界专家正在共同努力研究的重点医学领域中，生物医学参数的测试研究是医学界和工程技术界都很关心的新兴学科运用近代传感器测试技术来解决临床诊断及实验室研究多种参数的计量检测，无论对于临床诊断与监护还是对于医学基础研究，都具有极其重要的价值和意义用传感器测试技术来对脉搏信息进行定量分析，是目前国内外医学专家普遍关注的课题之一“压力、脉搏测定装置”、日本的代田文彦设计了一种“局部加压型可偿还脉装置”、日本公司研制的一种一型挠动脉脉波检测仪以及日本公司曾经推出的Colin CBM3000/2000Sony一种利用三个驻体微音器作为脉波传感元件的脉波检测仪等等而虽然目前己有的心血管诊疗仪器设备多种多样，例如:比较成熟的技术有心电图检测.x光透视、扫描检查、核磁共振、静脉数字减影造影等，还有目前临床应用较多的:超声心动CT图、放射性核素心血管造影（核素显像）、心电机械图、阻抗心动图和阻抗微分波图等，但这些手段要么操作复杂、费用昂贵，不容易反复进行检查，要么获得的诊断指标过少，对确诊疾病作用有限，特别是当要全面了解对病人诊断治疗非常重要的心脏血流动力学情况时，大部分体外检测仪器都无能为力了，目前临床只能采取体内插入式导管的检测方法，但这种方法对病人是有着非常大的创伤和风险的，而且要求实施的意愿有相当高的技术与设备条件等等问题

1.2研究意义脉搏是常见的生理现象，是心脏和血管状态等重要生理信息的外在反映;因此，脉搏检测不仅为血压测量、血流测量及其他生理检测提供了生理参考信息，而且脉搏波本身也能给出许多有诊断价值的信息中医脉象诊断技术就是脉搏测量技术在中医诊断上的卓有成效的应用采用传感器检测脉搏，可较客观地得到尽可能多的信息，更因为此法对人体无创伤，且使用方便，易于被人们接受此外，近百年来，现代医学科学充分利用基础学科及有关技术的进步而发展迅速，布线保持环路面积最小；,PCB•使导线长度尽量短；•加强电源线和地线之间的电容藕合；、如果电路中模拟地与数字地分开在系统中，普遍存在两种形式的地信号，即模拟地和4数字地在数字电路中，由于各器件的开关特性，使系统中存在大量的瞬态大幅度脉冲，如果这些脉冲混入要求比较精确的模拟地中，将会对系统的测量精度、稳定度等产生很大影响，所以在布线时，我们把这两种地线分开走线，独立布线后再单点连接电源和地，避免了相PCB互间的干扰通过采取以上的措施，并且在设计实现时避免引入不必要的干扰，在实际应用中取得了较好的效果仅仅在硬件上采取抗干扰措施是远远不够的，必须在软件上采取措施，才能使系统的抗干扰能力更好在软件部分，我主要采用软件陷阱，程序口令和软件滤波等方法、软件陷阱和程序口令用“软件陷阱+程序口令”对付指针跑飞当系统受到外界干扰1时，指针会飞到另一段程序中，或跳到空白段去果指针飞到空白段去，比较好处理只要在空白段设立软件陷阱（拦截指令），将程序拦截到程序错误处理段即可而如果指针飞到另一段程序中去了，则需要采用程序口令的方法，方法如下•首先，程序必须模块化每个模块（子程序）执行一个功能每个模块只有一个出口；•设立一个模块（子程序）寄存器；ID为每个子程序配置一个唯一的号码；ID•每当子程序执行完毕，要返回（RET）之前，先将本子程序的ID号送入ID寄存器；•返回到上级程序后，先判断寄存器中的号如果正确，则继续执行，如果不正ID ID确，则表示指针有可能己经跳错了，子程序没有按预计的出口返回，这时将程序拦截到程PC序错误处理段、软件滤波单片机程序在环境下进行调试，在实验中我们发现，尽管手2ICCV7forAVR指看起来比较干净，但手指部分由于人体排泄的作用，还是有不少汗液，再加上人体本身也会发出微弱的红外线，这样使得传感器接收到的信号不是单纯的脉搏信号了，这样会给测量带来很大影响考虑了这种因素的影响，根据实际情况在编程中加入滑动加权滤波处理程序，基本上避免了温度效应给脉搏测量带来的不良影响7结果分析与展望按照制作方案，可以达到本次研究的目的，但是这个处理过程比较麻烦，因为每个部分电路都受到外界的干扰建议用转换把模拟信号转化为数字信号，这样就可以大幅度减少A/D干扰，也便于单片机处理在处理每个模块的时候都要认真,不管是大系统还是小系统，哪怕是一小的部分出了问题，就导致整个系统无法正常工作人体脉搏是心血管系统的重要组成部分，它是人体输送养料、传递能量和传播各种生理病理信息的重要途径，脉搏包含有丰富的人体健康状况信息研究脉搏信息无论是在中医还是西医中都具有重要的临床诊断价值和实用意义本文在结合理论研究和具体实践的基础上，对于嵌入式脉搏检测与分析系统的硬、软件作了一些有意义的研究和探讨及设计系统采用下位机部分+上位机部分的结构，下位机部分负责脉搏信号的采集与初步处理，上位机部分进行串口通讯以及机显示等处理下位机部PC分和上位机部分通过无线模块进行通讯该课题由于有无线收发模块，因此该系统具CC1100有较强的灵活性、适应性和远距离性，对于人体脉搏的采集与监测是相当便利和有效的本课题的脉搏检测系统无论是在下位机部分硬件还是上位机部分软件都还可以采取更加高级的方法来实现对于系统今后进一步的实验研究设想概括如下、目前的下位机部分硬件基本采用的是低集成度器件的设计，今后可以开发基于1FPGA,等高集成度新技术的系统以进一步缩小体积、简化设计、提高稳定性和处理速度CPLD、目前使用的传感器是指套容积式光电传感器，今后可以改用更为先进的超声多普勒或2其它传感器，其可测的信号参数更多更准确，而且只需改动传感器电路，其它部分的原理还是大致相同的、目前只是对脉搏的采集与监测，如果在加上脉搏分析部分的话，那么对医学方面将会3有更大的帮助采集各病症的脉搏波功率谱，形成知识库，从而达到智能识别脉搏波所代表病征的目的，最终形成辅助专家系统、加强软件功能，改善软件用户界面，引入数据库来存储病患的信息，利用网络将脉搏4数据远传，成为远程医疗的一部分最后，相信，将本课题进一步修改，它将会有有着广阔的发展前途和应用前景，在人与疾病争斗的战场上一定会有它的用武之地谢辞本文的选题、论证、课题研究及撰写工作均是在导师李平高级实验师直接关怀和悉心指导下完成的在制作期间，李老师严谨的治学态度、敏捷的思维、以及他严格的要求和渊博的知识使我受益终身，这个课题对我个人未来发展给与了重要的启示在此，谨向李老师致以崇高的敬意和衷心的感谢在本课题进行的过程中，还得到龙超和赵学军两为老师的点正和指点，还有实验室

（3403）的同学们给与了大力支持和热情协助，在这里我对你们表示感谢，同时还要感谢同窗苦读的学友和曾经帮助过我的老师，我们曾一起进行过许多有益的探讨，感谢你们曾经给予的热情帮助最后，我要感谢我的辛勤劳作的父母以及其他所有亲友，感谢你们的理解、关怀和诚挚的爱!感谢所以帮助过我的老师，你们的谆谆教导是我一生中最宝贵的财富！参考文献

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4.图⑴图⑵图⑶图4附录二程序分为定时计数部分程序程序1:CC11OO无线收发模块部分程序程序2:VB界面程序程序3;串口部分程序程序4o程序1://MCU:Atmage8515//晶振6M#includeHHunsigned charcode numcode[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0x8e};〃数字及共阳数码管代码0〜9unsigned chardispbuff

[4]={10,10,10,10};〃数码管位选代码unsigned charcode bitcode[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//频率值暂存unsigned chartemp

[4];unsigned chardisp_bit_count;unsigned charj;〃记录计数器溢出次数unsigned intT0_ovf_times;C/TOunsigned intTl_count;unsigned longint_count;〃读凝率标志位，时，读和计算频率值bit flag;flag=lbit flag2;频率值unsigned longfx;//unsigned longan=8888;unsigned longf;unsigned long ss;unsigned intxx;sbit gO=PORTBA;sbitgl=PORTBAl;void dispalyunsignedlongss{unsigned chari;f=ss;fori=0;i4;i++tempi i]=10;i=0;whilef/10temp[i]=f%10;f=f/10;i++；temp[i]=f;fori=0;i4;i++dispbuff[i]=temp[i];void mainvoidgO=l;gl=l;〃定时器工作在方式位，工作在位计数方式TMOD=Oxll;T1116T16寄存器清零PORTB0=65536-60000/256;//TOTL0=65536-60000%256;装载定时初值PORTB1=65536-4000/256;〃T14MSTLl=65536-4000%256;IT0=l;//允许计数器溢出中断ET0=l;CO//允许定时器溢出中断ET1=1;T1〃开总中断EA=1;whilel{unsigned charjj,kk;forkk=0;kk5;kk++;dispalyan;P=numcode[dispbuff[jj]];P2=bitcode[jj];jj++；jj=O;ifgl==O{EX0=l;〃开计数器PORTBO=1;CO；〃开定时器PORTB1=1;Tl；break;ifgO==O寄存器清零PORTB0=65536-60000/256;//TOTL0=65536-60000%256;PORTB1=1;EXO=1;PORTBOO=1;break;void intOvoidinterrupt0using0int_count++;flag=l;//计数fx=int_count;void tOvoidinterrupt1using1TO_ovCtimes++;PQRTB0=65536-60000/256;TL0=65536-60000%256;ifT_o v匚times==1000//定时60S{T0_ovCtimes=0;flag2=l;void tlvoidinterrupt3using2寄存器清零//TO〃重装PORTB1=65536-4000/256;定时器初值T1TLl=65536-4000%256;〃定时1SPO=numcode[dispbuff[disp_bit_count]];P2=bitcode[disp_bit_count];disp_bit_count++;ifdisp_bit_count==4disp_bit_count=0;程序2:〃函数名SpisendByteuchar dat〃输入发送的数据〃输出无〃功能描述发送一个字节SPIuchar SpiTxRxByteuchardatuchar i,temp;二temp0;SCK=0;fori=0;i8;i++ifdat0x80MOSI=1;else MOSI=0;dat«=1;SCK=1;_nop_;_nop_;temp«=1;ifMISOtemp++;SCK=0;_nop_；_nop_;return temp;//KL**.!KL*V.I*.!KL^KL*,J KT*V.JK!KL*Sl*.!^1*K!KT*1*vl*KL*V.I xi//［、〃、〃、、〃、〃、［、〃、〃、〃、、〃、［、〃、〃、«、〃、〃、«、〃、［、«、〃、«、〃、〃、］、〃、〃、、［、〃、〃、j qq*1*1KJ*X**1*1*1V!K!*1*J*1K!KL*^T**T〃函数名void RESET_CC1100void//输入无〃输出无//功能描述复位CC1100//*1*1^*1^K|KJKJ*1*1*J*J*1^KT*J*1K!*1^K|*1*1*JK1K!K|*A*1^K|K|//^7^*r*7“7，7・K£K!K|Ktt*1*KI*Kt#Kt#■!”^1*K|K|、rT*7**TrTrT^^Tw^TrT^rT^rTrjvoid RESET_CC1100void二CSN0;while MISO;SpiTxRxByteCCxxxO_SRES;〃写入复位命令while MISO;CSN=1;//K1K|K|*1*1^KIK|KJ*A*1K|K!KJ*1*1*1K|K!*1*A**1K|K1K!K!K|//*7^*7^^T**T*^T*T**T**T*形成了现代科学的一部分而祖国医学由于历史的和社会的诸多原因，没有充分利用现代科学的种种条件，尽管有合理的内涵和丰富的经验却一直停留在古代的形势和方法上整个祖国医学如此，脉学当然亦不例外，所以，利用现代最新科学手段进行有关现代化的脉诊研究探索是一项必须的工作而脉诊的前提是能有效提出脉搏信号的情况下所以对脉搏的提取医疗工作的前提本课题采用光电传感器提取脉搏信号，用嵌入式处理脉搏信号，通过无线收发模块CC1100远距离传送，并在机上显示.这样就既能减少对人体的创伤的同时，也能远距离并可以在PC机上监视，形成能远程监测人体脉搏的系统，为医生的研究提供一个有效的数据基础PC2方案论证方案选择要选择合理的方案，之前就应该知道要测量这个物体的特点，这样才能有准确的处理方案因此在选择方案之前就先来了解一下脉搏信号的特点脉搏信号具有如下具体特点信号弱、干扰强由于脉搏信号属于主动信号，其信号源不可触及，一般来说，信号幅度很小，大约是微伏到毫伏的数量级范围因此，极容易引入干扰，这些干扰有来自的工频干扰，有来自50Hz肌体动作、精神紧张带来的假象信号等因为生物体的各部分是不可分割、相互影响的，因此，研究一个系统时，来自另一个系统的信号有可能成为噪声，而且这种噪声有时可能比所需的信号强得多频率低人体脉搏信号频率较低，属次声波，其频谱主要分布在之间0-4Hz变异性脉搏信号的变异性来自脉搏系统的变异性，这是由于人体生命过程具有一种借助自身内在的调节机制以适应环境变化的能力，因此，表现在不同的疾病会具有不同的脉搏信号（即脉象），相同的疾病在不同人身上也会表现出不同的脉象，同一个人的同一疾病在不同时期也会出现不同的脉象，同类脉象在不同病症之间也略有差异对于脉搏信号的特点，可以知道，选择测量传感器对脉搏信号的提取最为关键，以下是几种可测量脉搏信号的传感器、压力传感器用压力传感器采集脉搏信号，原理是将脉搏跳动产生的力通过传感器转1化为电信号他的特点是跳动的脉搏信号要强，如果跳动信号弱，那么传感器可能不能有效的反映出脉搏信号要么就提高传感器的精度，大家都知道提高一个器件的精度的代价是什么样，而且使用时要用东西把他固定住，这也使得使用起来比较麻烦、光电传感器用光电传感器采集脉搏信号，原理是吸收红外线穿透血管时血液浓度的2改变而导致红外线强度的改变使红外线吸收传感器产生电信号的变化来反映脉搏的变化无论要测量的部位是否有强度的脉搏信号的跳动，他基本都没受到干扰，只要有血液浓度的变化就能导致电信号的改变在体育方面测量，用的脉搏测量大致有指脉和耳脉二种方式这二种测量方式各有优缺点，指脉测量比较方便、简单，但因为手指上的汗腺较多，指夹常年使用，污染可能会使测量灵敏度下降；耳脉测量比较干净，传感器使用环境污染少，容易维护但因耳脉较弱，尤其是当季节变化时，所测信号受环境温度影响明显，造成测量结果不准确对一般测量，本课题采用指脉的测量方式，第一，可以简便快速的测量；第二，考虑到性价比对指脉的测量有两种方法;光电容积法和阻抗容积法这两种方法都是采用光电传感器从人体指尖上获取脉搏波光电传感器有两种类型，即透射型和反射型透射型是指光源和光电接收器分别位于被测手指的上下两侧，它是利用肌肉比较容易透射光线，而血液对光线有选择吸收作用的原理制成光源用红色发光二极管置于指尖上方，光电接收器用光敏三极管或者光敏二极管置于指尖下方发光二极管发出的光线透过指尖被光敏只极管接收，手指指尖血管血液容积在血液循环过程中呈现博动性变化，于是光敏三极管或者光敏二极管获得的信号便反映了手指动脉血液容积搏动变化的情况，光敏三极管的输出信号呈现周期性变化，经放大后即得到周期性变化的指尖脉搏波信号如图所示1脉搏信号采信号的滤波波形转换电路►►前端MCU处理部分数码管显无线发送部分后端MCU部分无线接收部分数码管跟踪显示串口部分PC机显示部分3主要芯片介绍型红外接收二极管和型红外发射二极管工作波长都是在指夹中，红BPW83IR333940nm,外接收二极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性红外发射二极管中的电流越大，发射角度越小，产生的发射强度就越大Atmega8515是基于增强的结构的低功耗位微控制器由于其先进的ATmega8515AVR RISC8CMOS指令集以及单时钟周期指令执行时间，的数据吞吐率高达从而可以缓ATmega85151MIPS/MHz,减系统在功耗和处理速度之间的矛盾有如下特点字节的系统内可编程（具有同时读写的能力，即）ATmega85158K FlashRWW,字节字节一个外部存储器接口，个通用口线，个通用工作寄512EEPROM,512SRAM,35I/O32存器，两个具有比较模式的灵活的定时器计数器（T/C）片内外中断，可编程串行USART,具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个串行端口，以及三个可以通过软件进行选择的省SPI电模式工作于停止工作，而、、端口以及中断系统继续工作；掉电模式时CPU SRAMT/C SPI晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；模式下只有晶Standby体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力他具有一整套的编程与系统开发工具，包括语言编译器、宏汇编、程序调试C器软件仿真器、仿真器及评估板除有的所有特性外，还有一些新的特性基本上对ATmega8515AT90S4414/8515ATmega8515向下兼容但两者间还会存在不兼容的问题可通过对的AT90S4414/8515AT90s4414/8515S8515c熔丝位编程，选择兼容模式来解决该问题，引脚与引脚兼容，ATmega8515AT90S4414/8515100%也可在电路印刷板上替换但二者的熔丝位位置及电气特性间存在差异AT90S4414/8515,他的口以及第功能跟系列单片机是差不多的，但是它比系列更能节I/O2MCS-51MCS-51省能量而且他的运算速度也更快为了获得最高的性能以及并行性，采用了结构，具有独立的数据和程序总线AVR Harvard程序存储器里的指令通过一级流水线运行在执行一条指令的同时读取下一条指令在本文CPU称为预取这个概念实现了指令的单时钟周期运行程序存储器是可以在线编程的Flash快速访问寄存器文件包括个位通用工作寄存器，访问时间为一个时钟周期从而实328现了单时钟周期的操作在典型的操作中，两个位于寄存器文件中的操作数同时被ALU ALU访问，然后执行运算，结果再被送回到寄存器文件整个过程仅需一个时钟周期寄存器文件里有个寄存器可以用作个位的间接寻址寄存器指针以寻址数据实现高6316效的地址运算其中一个指针还可以作为程序存储器查询表的地址指针这些附加的功能寄存器即为位的、、寄存器16X YZ支持寄存器之间以及寄存器和常数之间的算术和逻辑运算也可以执行单寄存ALU ALU器操作运算完成之后状态寄存器的内容得到更新以反映操作结果程序流程通过有无条件的跳转指令和调用指令来控制，从而直接寻址整个地址大多数指令长度为位，亦即每个程序存储器地址都包含一条位或位的指令161632程序空间存储器分为两个区，程序存储器区和应用程序区这两个区都有专门的锁Boot定位以实现读和读写保护用于写应用程序区的指令必须位于引导程序区SPM在中断和调用子程序时返回地址的程序计数器保存于堆栈之中堆栈位于通用数据PC因此其深度仅受限于的大小在复位例程里用户首先要初始化堆栈指针这SRAM,SRAM SP个指针位于可以通过种不同的寻址模式进行访问I/O SRAM5存储器空间为一线性的平面结构AVR有一个灵活的中断模块控制寄存器位于空间，状态空间有全局中断使能位每AVR I/O个中断在中断向量表里都有独立的中断向量各个中断的优先级与其在中断向量表的位置有关，中断向量地址越低，优先级越高存储器个可以直接寻址的地址，作为外设的控制寄存器、以及其他功I/O64CPU SPLI/O能映射到数据0x20-0x5Fo□介绍I/O端口为位双向口，具有可编程的内部上拉电阻其输出缓冲器具有A PAO……PA78I/O对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流在复位过程中，即使系统时钟还未起振,端口处于高阻状态A端口为位双向口，具有可编程的内部上拉电阻其输出缓冲器具有B PB0……PB78I/O对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流在复位过程中，即使系统时钟还未起振,端口处于高阻状态B端口第二功能如下B端口为位双向口，具有可编程的内部上拉电阻其输出缓冲器具有C PC0……PC78I/O对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流在复位过程中，即使系统时钟还未起振,端口处于高阻状态C端口为位双向口，具有可编程的内部上拉电阻其输出缓冲器具有D PD0……PD78I/O对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口处于高阻状态D端口第二功能如下D端口（）为位双向口，具有可编程的内部上拉电阻其输出缓冲器E PEO……PE23I/O具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口处于高阻E状态端口第二功能如下E复位输入引脚持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位门限时间见/RESET持续时间小于门限时间的脉冲不能保证可靠复位P42Table18反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端XALT1反向振荡放大器的输出端XATL2无线收发模块采用由公司生产的芯片，这个芯片的特点是是一种低成ETC CC1100CC1100本真正单片的收发器，为低功耗无线应用而设计电路主要设定为在、、和UHF315433868915MHz的（工业，科学和医学）和（短距离设备）频率波段，也可以容易地设置为ISM SRD300-

348、和的其他频率收发器集成了一个高度可配置的调制解调器MHz400-464MHz800-928MHz RF这个调制解调器支持不同的调制格式，其数据传输率可达通过开启集成在调制解调器500kbpso上的前向误差校正选项，能使性能得到提升为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清晰信道评估、连接质量指示和电磁CC1100波激发提供广泛的硬件支持主要特性体积小封装，脚）（QLP4x4mm20真正的单片收发器UHFRF频率波段、和300-348MHz400-464MHz800-928MHz高灵敏度（下数据包误差率）-UOdBm,1%可编程控制的数据传输率，可达500kbps较低的电流消耗（RX中，，433MHz）可编程控制的输出功率，对所有的支持频率可达+10dBm优秀的接收器选择性和模块化性能极少的外部元件芯片内频率合成器，不需要外部滤波器或转换RF可编程控制的基带调制解调器理想的多路操作特性可控的数据包处理硬件快速频率变动合成器带来的合适的频率跳跃系统可选的带交错的前向误差校正单独的字节和数据64RX TXFIFO高效的接口所有的寄存器能用一个“突发”转换器控制SPI数字输出RSSI与遵照（欧洲）和（美国）标准的系统相配自动低功率EN300220FCC CFR47Part15拉电路的电磁波激活功能RX许多强大的数字特征，使得使用廉价的微控制器就能得到高性能的系统集成模拟RF温度传感器自由引导的绿色数据包对数据包导向系统的灵活支持对同步词汇侦测的芯片支持，地址检查，灵活的数据包长度及自动处理CRC可编程信道滤波带宽和灵活的整型支持OOK ASK和支持2-FSK,GFSK MSK自动频率补偿可用来调整频率合成器到接收中间频率对数据的可选自动白化处理对现存通信协议的向后兼容的异步透明接收/传输模式的支持可编程的载波感应指示器可编程前导质量指示器及在随机噪声下改进的针对同步词汇侦测的保护支持传输前自动清理信道访问（CCA）,即载波侦听系统支持每个数据包连接质量指示的使用说明CC1100该产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片由于电脑串口rs232电平是而一般的单片机应用系统的信号电压是电平就是用来进行电平转-10v+10v,ttl0+5v,max232换的，该器件包含驱动器、接收器和一个电压发生器电路提供电平该器件22TIA/EIA-232-F符合标准，每一个接收器将电平转换成电平每一TIA/EIA-232-F TIA/EIA-232-F5-VTTL/CMOS个发送器将电平转换成电平TTL/CMOS TIA/EIA-232-F主要特点、单电源工作15V、工艺技术2LinBiCMOSTM、两个驱动器及两个接收器

3、输入电平4±30V、低电源电流典型值是58mA、保护大于（方法）标准的6ESD MIL-STD-88330152000V。